内冷与喷雾复合冷却车刀设计及冷却性能研究
发布时间：2023-05-20 05:54
在传统切削加工中,为了及时传导切削热,从而提高加工精度,延长刀具使用寿命,多采用浇注大量切削液的方式进行降温。虽然切削液可以降低刀具切削力和改善工件表面质量,对加工生产具有很大帮助,但是切削液的大量使用会给环境和人体健康带来很大危害,不符合国家可持续发展的需要。在常见的绿色冷却方式中,循环内冷却刀具可以使冷却液在刀具内循环流动且更加靠近切削区,能够在避免冷却液对环境的污染的同时实现切削热的快速传导。但循环内冷却刀具也存在着冷却液不能对切屑进行冲刷、无法冷却切屑和辅助排屑的问题。而喷雾冷却方式不但可以由刀具外部进行冷却,且能很好的促进排屑。为此,本文基于提高冷却性能和辅助排屑的思想,设计了内冷与喷雾复合冷却车刀,并针对铝合金6060材料,开展所设计车刀的冷却性能车削试验研究。首先,从理论上分析了循环内冷却技术与喷雾冷却技术复合运用的优势,由不影响刀具正常工作和方便安装等角度设计了循环内冷结构在刀杆上的合理布局。对于喷雾结构在刀杆上的布置,设计了单喷嘴型和双喷嘴型两种内冷与喷雾复合冷却车刀,进行了不同喷嘴数量下的刀具冷却性能对比仿真分析,研究了喷嘴数量对内冷与喷雾复合冷却车刀冷却性能的影响...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 绿色冷却技术研究现状
1.2.1 刀具外部冷却技术研究现状
1.2.2 刀具内部冷却技术研究现状
1.2.3 复合冷却技术研究现状
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 论文主要内容
1.3.2 技术路线
第二章 内冷与喷雾复合冷却车刀结构设计
2.1 复合冷却车刀基本概念
2.2 车刀冷却结构设计
2.2.1 循环内冷结构设计
2.2.2 喷雾冷却结构设计
2.3 内冷与喷雾复合冷却车刀冷却性能仿真模拟建立
2.3.1 仿真模型建立
2.3.2 网格划分
2.3.3 数学模型建立
2.3.4 模拟条件设置
2.4 喷雾出口数量对复合冷却车刀冷却性能的影响仿真结果分析
2.4.1 切削温度结果
2.4.2 喷雾流速结果
2.5 本章小结
第三章 内冷与喷雾复合冷却车刀喷雾结构优化
3.1 车刀喷雾结构优化目标和参数
3.1.1 结构优化目标
3.1.2 结构优化参数
3.2 车刀冷却性能评价指标和优化试验方案
3.2.1 车刀冷却性能评价指标
3.2.2 车刀结构优化方案
3.3 喷雾结构目标参数对车刀冷却性能影响分析
3.3.1 上喷嘴出口直径对车刀冷却性能的影响
3.3.2 下喷嘴出口直径对车刀冷却性能的影响
3.3.3 上喷嘴与刀尖处的距离对车刀冷却性能的影响
3.3.4 下喷嘴与刀尖处的距离对车刀冷却性能的影响
3.4 喷雾结构多目标参数对车刀冷却性能影响分析
3.4.1 田口设计
3.4.2 试验结果分析
3.5 优化方案验证
3.6 本章小结
第四章 内冷与喷雾复合冷却车刀喷雾参数对冷却性能的研究
4.1 喷雾参数对车刀冷却性能影响的数值仿真模型设置
4.2 喷雾冷却进口压力对冷却效率的影响
4.2.1 喷雾冷却进口压力对切削温度的影响规律
4.2.2 喷雾冷却进口压力对液膜厚度的影响
4.2.3 喷雾冷却进口压力对壁面空气流速的影响
4.3 喷雾用冷却液流量对冷却效率的影响
4.3.1 喷雾用冷却液流量对切削温度的影响规律
4.3.2 喷雾用冷却液流量对液膜厚度的影响
4.3.3 喷雾用冷却液流量对壁面雾滴流速的影响
4.4 喷雾用冷却液温度对冷却效率的影响
4.4.1 喷雾用冷却液温度对切削温度的影响规律
4.4.2 喷雾用冷却液温度对液膜厚度的影响
4.4.3 喷雾用冷却液温度对壁面雾滴流速的影响
4.5 本章小结
第五章 内冷与喷雾复合冷却车刀切削试验验证
5.1 切削试验设备
5.2 切削试验方案设计
5.3 试验结果及分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3820666
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 绿色冷却技术研究现状
1.2.1 刀具外部冷却技术研究现状
1.2.2 刀具内部冷却技术研究现状
1.2.3 复合冷却技术研究现状
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 论文主要内容
1.3.2 技术路线
第二章 内冷与喷雾复合冷却车刀结构设计
2.1 复合冷却车刀基本概念
2.2 车刀冷却结构设计
2.2.1 循环内冷结构设计
2.2.2 喷雾冷却结构设计
2.3 内冷与喷雾复合冷却车刀冷却性能仿真模拟建立
2.3.1 仿真模型建立
2.3.2 网格划分
2.3.3 数学模型建立
2.3.4 模拟条件设置
2.4 喷雾出口数量对复合冷却车刀冷却性能的影响仿真结果分析
2.4.1 切削温度结果
2.4.2 喷雾流速结果
2.5 本章小结
第三章 内冷与喷雾复合冷却车刀喷雾结构优化
3.1 车刀喷雾结构优化目标和参数
3.1.1 结构优化目标
3.1.2 结构优化参数
3.2 车刀冷却性能评价指标和优化试验方案
3.2.1 车刀冷却性能评价指标
3.2.2 车刀结构优化方案
3.3 喷雾结构目标参数对车刀冷却性能影响分析
3.3.1 上喷嘴出口直径对车刀冷却性能的影响
3.3.2 下喷嘴出口直径对车刀冷却性能的影响
3.3.3 上喷嘴与刀尖处的距离对车刀冷却性能的影响
3.3.4 下喷嘴与刀尖处的距离对车刀冷却性能的影响
3.4 喷雾结构多目标参数对车刀冷却性能影响分析
3.4.1 田口设计
3.4.2 试验结果分析
3.5 优化方案验证
3.6 本章小结
第四章 内冷与喷雾复合冷却车刀喷雾参数对冷却性能的研究
4.1 喷雾参数对车刀冷却性能影响的数值仿真模型设置
4.2 喷雾冷却进口压力对冷却效率的影响
4.2.1 喷雾冷却进口压力对切削温度的影响规律
4.2.2 喷雾冷却进口压力对液膜厚度的影响
4.2.3 喷雾冷却进口压力对壁面空气流速的影响
4.3 喷雾用冷却液流量对冷却效率的影响
4.3.1 喷雾用冷却液流量对切削温度的影响规律
4.3.2 喷雾用冷却液流量对液膜厚度的影响
4.3.3 喷雾用冷却液流量对壁面雾滴流速的影响
4.4 喷雾用冷却液温度对冷却效率的影响
4.4.1 喷雾用冷却液温度对切削温度的影响规律
4.4.2 喷雾用冷却液温度对液膜厚度的影响
4.4.3 喷雾用冷却液温度对壁面雾滴流速的影响
4.5 本章小结
第五章 内冷与喷雾复合冷却车刀切削试验验证
5.1 切削试验设备
5.2 切削试验方案设计
5.3 试验结果及分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3820666
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